RU2553160C2 - Извлечение энергии из газов в установке доменной печи - Google Patents
Извлечение энергии из газов в установке доменной печи Download PDFInfo
- Publication number
- RU2553160C2 RU2553160C2 RU2012120577/02A RU2012120577A RU2553160C2 RU 2553160 C2 RU2553160 C2 RU 2553160C2 RU 2012120577/02 A RU2012120577/02 A RU 2012120577/02A RU 2012120577 A RU2012120577 A RU 2012120577A RU 2553160 C2 RU2553160 C2 RU 2553160C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- blast
- heat
- blast furnace
- gas
- heating device
- Prior art date
Links
- 239000007789 gas Substances 0.000 title abstract description 116
- 238000000605 extraction Methods 0.000 title abstract description 9
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims abstract description 24
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 20
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 37
- 230000001172 regenerating effect Effects 0.000 claims description 11
- 238000000746 purification Methods 0.000 claims description 10
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 claims description 3
- 238000005422 blasting Methods 0.000 claims 1
- 210000004243 sweat Anatomy 0.000 claims 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000010248 power generation Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000002918 waste heat Substances 0.000 abstract 1
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002485 combustion reaction Methods 0.000 description 5
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 5
- 239000000571 coke Substances 0.000 description 4
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 4
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 3
- 239000000446 fuel Substances 0.000 description 3
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 3
- 238000007664 blowing Methods 0.000 description 2
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 2
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000003546 flue gas Substances 0.000 description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 2
- 238000013021 overheating Methods 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 239000002893 slag Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YEDUAINPPJYDJZ-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxybenzothiazole Chemical compound C1=CC=C2SC(O)=NC2=C1 YEDUAINPPJYDJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000805 Pig iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004378 air conditioning Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 1
- 230000005484 gravity Effects 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 125000004435 hydrogen atom Chemical class [H]* 0.000 description 1
- NPZTUJOABDZTLV-UHFFFAOYSA-N hydroxybenzotriazole Substances O=C1C=CC=C2NNN=C12 NPZTUJOABDZTLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006395 saturated elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/10—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
- F27B1/22—Arrangements of heat-exchange apparatus
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B7/00—Blast furnaces
- C21B7/002—Evacuating and treating of exhaust gases
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F27—FURNACES; KILNS; OVENS; RETORTS
- F27B—FURNACES, KILNS, OVENS OR RETORTS IN GENERAL; OPEN SINTERING OR LIKE APPARATUS
- F27B1/00—Shaft or like vertical or substantially vertical furnaces
- F27B1/10—Details, accessories or equipment specially adapted for furnaces of these types
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/40—Gas purification of exhaust gases to be recirculated or used in other metallurgical processes
- C21B2100/44—Removing particles, e.g. by scrubbing, dedusting
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C21—METALLURGY OF IRON
- C21B—MANUFACTURE OF IRON OR STEEL
- C21B2100/00—Handling of exhaust gases produced during the manufacture of iron or steel
- C21B2100/60—Process control or energy utilisation in the manufacture of iron or steel
- C21B2100/62—Energy conversion other than by heat exchange, e.g. by use of exhaust gas in energy production
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Waste-Gas Treatment And Other Accessory Devices For Furnaces (AREA)
- Blast Furnaces (AREA)
- Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)
Abstract
Изобретение относится к очистке газов в установке доменной печи. Предложен способ извлечения тепловой энергии из сжатого холодного воздушного дутья доменной печи, используемой с системой утилизационной турбины колошникового газа в виде турбодетандера (20), содержащей по меньшей мере один компрессор (12) сжатого холодного воздушного дутья, соединенный по меньшей мере с одним подогревателем (14) воздушного дутья, и при этом поток сжатого колошникового газа, выделенный доменной печью (10), проходит через устройство (24) очистки колошникового газа и подается в турбодетандер (20), сочлененный с устройством потребления энергии (34). Из холодного дутья извлекают тепло, которое, по меньшей мере частично, передают очищенному колошниковому газу выше по потоку от турбодетандера (20). Также предлагается установка для извлечения тепловой энергии из сжатого холодного воздушного дутья газа доменной печи, которая содержит средство для извлечения тепла из сжатого холодного воздушного дутья и его, по меньшей мере частичной, передачи очищенному колошниковому газу выше по потоку от турбодетандера. Обеспечивается улучшенное извлечение тепловой энергии из сжатого холодного воздушного дутья доменной печи. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Данное изобретение относится к очистке газов в установке доменной печи и, более конкретно, к извлечению энергии из колошникового газа доменной печи в турбодетандере.
Как хорошо известно, газы играют фундаментальную роль в работе доменной печи. Первым существенным потоком газа является воздушный поток (или «вдуваемый воздух»), который вдувается на переходе между областями заплечиков и пода доменной печи и который вступает в реакцию с шихтовым материалом (железная руда, кокс, флюс и т.д.). Перед подачей вдуваемого воздуха в фурмы доменной печи он подогревается за счет прохождения через регенеративные воздухонагреватели (также известные как кауперы), которые обычно подогреваются посредством сжигания отходящего газа доменной печи. Атмосферный воздух, впущенный выше по потоку от каупера, образует «холодное дутье», тогда как предварительно нагретый вдуваемый воздух ниже по потоку от каупера называется «горячее дутье».
Другим основным газовым потоком в доменной печи является газ, выходящий из доменной печи у колошника, известный как «колошниковый газ» или «доменный газ», который является побочным продуктом доменной печи и вырабатывается, когда железная руда восстанавливается коксом и/или другими видами топлива в рафинированное от примесей железо. Обычно колошниковый газ доменной печи используется в качестве топлива на сталелитейных заводах или в каупере, но его также можно сжигать в бойлерах и электростанциях. Он также может быть соединен с природным газом или коксовым газом до его сгорания или с вспомогательной горелкой с газом с более высокой теплотворной способностью или для поддержания горения предусмотрена нефть.
Также хорошо известно, что доменные печи на протяжении десятилетий работают с внутренним избыточным давлением, которое вместе с надлежащими размерами печи позволяет осуществить значительное увеличение конверсии материалов и энергии и, таким образом, объем выпуска передельного чугуна.
Разумеется, работа при внутреннем избыточном давлении также подразумевает значительные дополнительные расходы, связанные с оборудованием и функционированием. Более конкретно, требуется выработка сжатого воздуха с подходящим уровнем давления подачи в компрессоре холодного дутья (или воздуходувке) для образования холодного дутья. Также типичным для работы при избыточном давлении является то, что газ, выходящий из колошникового газа, находится под давлением, значительно выше атмосферного давления. Однако колошниковый газ все еще содержит горючие компоненты, главным образом оксид углерода и, в меньшей степени, водород, и может использоваться в качестве дымового газа с низкой теплотворной способностью для производства тепловой или механической и электрической энергии.
Выходящий из доменной печи колошниковый газ также несет значительное количество твердого вещества, главным образом в пылеобразной форме. Перед последующим использованием колошникового газа необходимо удалить этот твердый материал. Это обычно достигают в газоочистительной вспомогательной установке доменной печи, которая обычно содержит оборудование для первого сухого разделения с гравитационным сепаратором (пылеуловитель) и/или с осевым циклоном и устройство для последующей глубокой очистки (сепаратор мокрого разделения). За счет мокрой очистки температура колошникового газа падает примерно на 100°C, насыщена водяным паром и включает в себя дополнительно текучие водяные капли.
После очистки, в дополнение к использованию тепловой энергии колошникового газа, давно известным является извлечение пневматической энергии сжатого колошникового газа доменной печи в турбодетандере. В турбине колошниковый газ расширяется, приближаясь к атмосферному давлению, одновременно совершая механическую работу. Ротор турбины может быть сочленен, например, с электрическим генератором, с компрессором холодного дутья или с любой другой нагрузкой.
Сейчас также известно, что производительность такого турбодетандера (также называемого Top pressure recovery turbine - TRT (газовой утилизационной бескомпрессорной турбиной - ГУБТ)) может быть увеличена посредством нагрева очищенного и, таким образом, охлажденного колошникового газа непосредственно перед его входом в турбину. С этой целью предлагается осуществлять предварительный нагрев очищенного колошникового газа выше по потоку от турбины за счет сжигания расширенного колошникового газа. Альтернативно, JP 62074009 предлагает отвод теплоты из грануляции шлака и передачу этого тепла холодному очищенному газу выше по потоку от ГУБТ с помощью теплообменника.
FR 2663685 описывает способ извлечения энергии из доменного газа. Доменный газ проходит через фильтрацию пыли тонкой и/или грубой очистки, затем через турбину (восстановления давления), сочлененную с силовым генератором, и далее к газопроводу для последующего использования. Пропорция газа (3-15%, предпочтительно примерно 5%) перепускается перед турбодетандером (12), если необходимо, через компрессор, и сжигается в камере сгорания, возможно с обогащением посредством топлива высокой калорийности, например природного газа или коксового газа. Затем газообразные продукты сгорания расширяются в газовой турбине. Газовая турбина может быть сопряжена со своим собственным генератором или с генератором турбодетандера посредством муфты. Предпочтительно, температура не пропущенной через перепуск части очищенного доменного газа поднимается вверх перед впуском в утилизационную турбину за счет теплового обмена с газообразными продуктами сгорания в газовой турбине. Часть потока холодного дутья может сжигаться в газовой турбине.
Целью данного изобретения является создание другого, улучшенного способа извлечения энергии из колошникового газа в установке доменной печи с помощью ГУБТ.
Эта цель достигнута посредством способа и установки, заявленных в независимых пунктах формулы изобретения.
Данное изобретение предлагает оптимизированный способ управления потоками газа в установке доменной печи, который позволяет эксплуатировать ГУБТ с повышенной производительностью, а именно предлагается способ извлечения энергии из колошникового газа доменной печи в установке доменной печи с системой утилизационной турбины колошникового газа (турбодетандер), содержащей по меньшей мере один компрессор сжатого холодного воздушного дутья (холодного/воздушного дутья), соединенный по меньшей мере с одним подогревателем воздушного дутья, включающий направление потока сжатого колошникового газа, выделенного доменной печью, в устройство очистки колошникового газа и подачу в турбодетандер, сочлененный с устройством потребления энергии (нагрузкой). Согласно предлагаемому способу из потока сжатого холодного дутья выше по потоку от подогревателей холодного дутья (т.е. каупер или подобное) извлекают тепло, и затем это тепло передают (по меньшей мере, частично) в холодный поток очищенного колошникового газа выше по потоку от турбодетандера. Извлечение тепла из холодного дутья предпочтительно, так как оно циркулирует в трубопроводе холодного дутья по направлению к подогревателям, не потребляя такого холодного дутья для нагрева очищенного колошникового газа.
Таким образом, температура холодного дутья может быть снижена перед регенеративными воздухонагревателями и, одновременно, может быть увеличена температура холодного очищенного колошникового газа, что улучшает производительность как каупера, так и ГУБТ. Действительно, известно, что повышение температуры колошникового газа до ГУБТ улучшает ее производительность и помогает избежать рисков обледенения, в то время как уменьшение температуры холодного дутья до каупера улучшает производительность этого этапа предварительного нагрева. Более конкретно, более низкая температура холодного дутья увеличивает нагревательную способность каупера.
Необходимо понять, что, в то время как в установках доменных печей согласно уровню техники необходимую для предварительного нагрева очищенного колошникового газа энергию получали посредством сжигания или извлечения из внешней среды, например грануляции шлака, и извлеченное тепло из холодного дутья растрачивалось попусту, преимущество данного изобретения состоит в том, что ввод холодного дутья и очищенного колошникового газа в отношения теплообмена будет применимо для улучшенной производительности как каупера, так и турбины.
Особо существенным аспектом данного изобретения является то, что получают своего рода «саморегулирующийся» теплообмен между холодным дутьем и охлажденным, очищенным колошниковым газом. Действительно, условия потока холодного дутья выше по потоку от доменной печи оказывают воздействие на условия потока колошникового газа ниже по потоку от доменной печи (и наоборот), и из этого следует, что ввод этих двух потоков в отношения теплообмена автоматически компенсирует изменения на одной стороне или на другой.
Следует отметить, что данный процесс является более простым, чем описанный в FR 2663685 процесс, так как в настоящем процессе не затрагивается газовый поток холодного дутья, за исключением уменьшения нагрева и, прежде всего, не отбирается частично для сжигания с колошниковым газом в газовой турбине.
По существу, данный способ предлагает более простой и эффективный путь предварительного нагрева очищенного колошникового газа до ГУБТ, что приносит пользу в экономическом плане для всей установки.
Данное изобретение также относится к установке для извлечения энергии из колошникового газа доменной печи, содержащей:
- по меньшей мере один компрессор холодного дутья,
- по меньшей мере один подогреватель воздушного дутья для нагрева сжатого холодного дутья, полученного по меньшей мере в одном компрессоре холодного дутья, и подачи его после нагрева в доменную печь,
- устройство очистки колошникового газа, выпущенного из доменной печи,
- турбодетандер, имеющий выходной вал, сочлененный с устройством потребления энергии и расположенный ниже по потоку от устройства очистки колошникового газа,
- подогревающее устройство очищенного колошникового газа, расположенное между устройством очистки колошникового газа и турбодетандером,
отличающейся тем, что она содержит средство для извлечения тепла из сжатого холодного воздушного дутья и его, по меньшей мере частичной, передачи очищенному колошниковому газу в подогревающем устройстве.
Предпочтительные варианты осуществления данного способа и установки доменной печи изложены в соответствующих зависимых пунктах формулы изобретения.
Следует отметить, что для извлечения тепла из сжатого холодного дутья и его, по меньшей мере частичной, передачи в очищенный колошниковый газ может быть использована любая подходящая технология. В этой связи можно использовать любой подходящий тип теплообменника в сочетании с контуром теплоносителя. Возможным типом системы теплообмена является так называемая «тепловая трубка» (прямого или кольцевого типа), где участок испарения расположен на стороне холодного дутья, а участок конденсации - на стороне очищенного колошникового газа.
Данное изобретение будет описано с помощью примера со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:
Фиг. 1 - принципиальная схема первого варианта осуществления установки доменной печи с системой извлечения энергии газа,
Фиг. 2 - принципиальная схема альтернативного варианта осуществления установки доменной печи с системой извлечения энергии газа.
Первый вариант осуществления представляемой установки доменной печи схематично изображен на фиг. 1 (представлено только оборудование для очистки/кондиционирования воздуха). Ссылочная позиция 10 обозначает доменную печь, к которой подается поток горячего дутья из системы воздушного дутья, содержащей воздуходувку 12 (или компрессор) и устройство предварительного нагрева, содержащее комплект из трех регенеративных воздухонагревателей 14, как является обычным в уровне техники. Воздуходувка 12 сжимает воздух и образует поток холодного дутья, который течет через трубопровод 16 холодного дутья к регенеративным воздухонагревателям 14. Поток холодного дутья нагревается в регенеративных воздухонагревателях до температур в порядке от 900°C до 1300°C и через трубопровод 18 горячего дутья течет к фурмам (не показаны), где поток горячего дутья впрыскивается в доменную печь 10.
Вышедший из доменной печи 10 колошниковый газ, по меньшей мере частично, направляется в турбодетандер (утилизационную турбину) 20 колошникового газа для извлечения из него пневматической энергии. Ссылочная позиция 22 обозначает трубопровод отходящего газа, который отводит колошниковый газ к устройству (вспомогательной установке) 24 очистки колошникового газа. Устройство 24 очистки колошникового газа может содержать пневматический сепаратор 26, последовательно соединенный с сепаратором 28 мокрого разделения. В устройстве 24 может быть реализован любой тип технологии очистки.
Очищенный поток колошникового газа подается через трубопровод 30 на турбодетандер 20 посредством подогревающего устройства 32 с целью подогрева потока колошникового газа, который охлажден вследствие процесса очистки в устройстве 24. В турбодетандере 20 очищенный колошниковый газ расширяется со снижением давления и температуры и передает механическую работу на нагрузку 34 (здесь изображена в виде генератора), соединенную с выходным валом турбодетандера. Расширенный колошниковый газ ниже по потоку от турбодетандера 20 через выпускной трубопровод 31 может быть возвращен в сеть очищенного газа или транспортироваться на предприятия пользователя/потребителя, такие как, например, электростанция.
Становится понятным, что данная установка доменной печи содержит средства для извлечения тепла из сжатого холодного дутья и его передачи, по меньшей мере частично, в очищенный колошниковый газ в подогревающем устройстве 32. Предпочтительно, это достигается посредством установленного на трубопроводе 16 холодного дутья теплообменника 35 (теплообменник холодного дутья), транспортирующего сжатый холодный воздух к регенеративным воздухонагревателям 14. В теплообменнике 35 холодное дутье водят в теплообмен (но без смешивания) с теплоносителем из контура теплообмена, обозначенным ссылочной позицией 36. Предпочтительно, контур теплообмена содержит насосную систему (не показана), которая направляет теплоноситель из теплообменника 35 к подогревающему устройству 32, где извлеченное тепло, по меньшей мере частично, передается очищенному колошниковому газу.
Извлечение тепла из холодного дутья для его передачи в очищенный колошниковый газ обеспечивает очень предпочтительный способ подогрева очищенного газа перед его расширением в системе ГУБТ. Это также увеличивает производительность как регенеративных воздухонагревателей 14, так и турбодетандера 20. По сравнению с известными способами, в которых тепло холодного дутья растрачивалось и подогрев очищенного колошникового газа требовал использования горелок или подобного, получают «саморегулирующийся эффект». Действительно, режимы потока колошникового газа выше и ниже по потоку от доменной печи связаны, и следующий пример показывает сущность их работы.
Пример
Чем выше давление колошникового газа (TGP), тем выше давление горячего дутья (HBP): HBP=TGP+dP, где dP - это потеря давления в линии дутья, доменной печи и устройстве 24 очистки колошникового газа перед турбодетандером 20 (dP является в большей или меньшей степени постоянной величиной, зависящей от специфики доменной печи, и находится в диапазоне от 1,0 до 2,5 бар). Таким образом, чем выше TGP, тем больше падение температуры колошникового газа (TGT) во время расширения в турбодетандере (ГУБТ) 20.
Подогрев очищенного колошникового газа до турбодетандера 20 представляет интерес. Если очищенный колошниковый газ не подогрет, то температура колошникового газа после турбодетандера 20 будет ниже, что приведет к риску обледенения турбодетандера и снижению производства электрической энергии в генераторе 34. Однако если температура колошникового газа после турбодетандера 20 слишком высока, возникают такие проблемы, как перегрев турбодетандера 20 или сгорания уплотнений в сети чистого газа ниже по потоку от турбодетандера.
Однако посредством нагрева колошникового газа до турбодетандера с помощью извлеченного из холодного дутья тепла получают предпочтительную схему подогрева, которая обеспечивает автоматический надлежащий нагрев. Если давление колошникового газа в доменной печи 10 увеличено, воздуходувка 12 вынуждена компенсировать это увеличение давления, и давление холодного дутья увеличивается с соответствующим увеличением температуры холодного дутья.
Одновременно увеличивается перепад давления в турбодетандере 20. Но риски обледенения и подобное предотвращены, так как повышение давления ниже по потоку от доменной печи подразумевает увеличение давления и температуры холодного дутья выше по потоку от доменной печи 10 и, таким образом, большее количество тепла для передачи из холодного дутья в очищенный колошниковый газ через контур 36 теплообмена.
Схожим образом, при уменьшении давления колошникового газа (например, для остановки доменной печи) температура колошникового газа перед турбодетандером 20 уменьшается, так как давление горячего дутья также падает вместе с температурой горячего дутья и для подогрева колошникового газа перед турбодетандером требуется меньше тепла. Это удобно, так как меньше тепла доступно из холодного дутья, давление которого также уменьшилось.
В целях иллюстративности, на фиг. 1 были записаны значения температуры и давления в разных местах контура очистки газа доменной печи 10. Эти значения были рассчитаны. Как можно видеть, воздуходувка направляет сжатый воздух в трубопровод 16 холодного дутья при температуре 215°C и давлении 5,1 бар изб. (избыточного давления). После прохождения через теплоподводящую сторону теплообменника 35 температура холодного дутья составляет 105°C и давление 5 бар изб.
После очистки температура колошникового газа падает до 45°C при значении давления 2,3 бар изб. Затем он протекает через теплоподводящий контур подогревающего устройства (подогревателя) 32, где температура повышается до 103°C при давлении 2,2 бар изб. Затем подогретый поток горячего газа поступает на турбодетандер 20 и выходит из нее при температуре 25°C и давлении сети.
Передача тепла из холодного дутья в колошниковый газ осуществляется с помощью контура 36 теплообмена, который находится в гидравлическом соединении с теплоотводящей стороной теплообменника 35 и теплоподводящей стороной подогревающего устройства 32. Следует отметить, что в данном примере температура выходящего из теплообменника 35 теплоносителя составляет 170°C. После подогревающего устройства 32 теплоноситель отдает существенную часть тепла колошниковому газу и имеет температуру 75°C.
Как видно из данного примера, эта схема работы является достаточной для подогрева колошникового газа до ГУБТ посредством повышения его производительности и на уровне, который позволяет избежать риски обледенения и перегрева. Другими словами, саморегулирующийся эффект не только позволяет осуществить нагрев колошникового газа перед ГУБТ, но обеспечивают надежную и соответствующую работу системы ГУБТ внутри установки доменной печи, а также для пользователей ниже по потоку от ГУБТ.
Однако, как показано на фиг. 1, отведенное из холодного дутья тепло может быть достаточным при обычных условиях эксплуатации, но может появиться желание подать дополнительное тепло в очищенный колошниковый газ выше по потоку от турбодетандера 20. На фиг. 2 изображены два альтернативных или дополнительных способа обеспечения этого, где одни и те же ссылочные позиции обозначают одни и те же компоненты установки доменной печи.
Во-первых, дополнительное тепло может обеспечиваться с помощью горелки или подобного устройства, обозначенного ссылочной позицией 40, установленного в контуре теплообмена на потоке теплоносителя от теплообменника 35 к подогревающему устройству 32. Кроме того, подогреватель 42 может быть установлен на трубопроводе 30 очищенного газа между подогревающим устройством и турбодетандером 20. Для дополнительных нагревателей 40 и 42 могут быть использованы любые типы технологий, такие как, например, соединенные с теплообменниками горелки.
Следует отметить, что вышеприведенное описание сделано в показательных целях. Термин «теплообменник» здесь включает в себя любой подходящий тип устройства, в котором газ/воздух могут быть внесены в отношения теплообмена с другим газом или текучей средой, но без смешивания друг с другом. Может быть использована любая технология, совместимая с использованием доменной печи. Прежде всего, для передачи тепла из холодного дутья колошниковому газу могут быть использованы тепловые трубки, при этом участок конденсации был бы расположен в подогревающем устройстве 32, а участок испарения - на стороне холодного дутья. Также, для турбодетандера 20, дополнительного устройства 24 очистки колошникового газа, регенеративных воздухонагревателей 14 или контура 36 теплоносителя не требуется подробного описания, так как тип оборудования и его использование известны специалистам.
Claims (13)
1. Способ извлечения тепловой энергии из сжатого холодного воздушного дутья доменной печи, используемой с системой утилизационной турбины колошникового газа в виде турбодетандера (20), содержащей по меньшей мере один компрессор (12) сжатого холодного воздушного дутья, соединенный по меньшей мере с одним регенеративным воздухоподогревателем (14) воздушного дутья, включающий направление потока сжатого колошникового газа доменной печи (10) в устройство (24) для очистки колошникового газа и подачу в турбодетандер (20), сочлененный с устройством потребления тепловой энергии (34), отличающийся тем, что из сжатого холодного воздушного дутья извлекают тепло, которое, по меньшей мере частично, передают очищенному колошниковому газу выше по потоку от турбодетандера (20).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что между устройством (24) очистки колошникового газа и турбодетандером (20) устанавливают подогревающее устройство (32), содержащее теплообменник, имеющий теплоотводящую сторону, пересекаемую очищенным колошниковым газом, и теплоподводящую сторону, питаемую теплоносителем, к которому передается тепло, извлеченное из сжатого холодного воздушного дутья.
3. Способ по п.2, отличающийся тем, что между по меньшей мере одним компрессором (12) сжатого холодного воздушного дутья и по меньшей мере одним воздухоподогревателем (14) воздушного дутья используют теплообменник (35) холодного дутья, имеющий теплоподводящую сторону, пересекаемую сжатым холодным дутьем, и теплоотводящую сторону, через которую циркулирует теплоноситель.
4. Способ по п.2, отличающийся тем, что к теплоносителю, текущему к подогревающему устройству выше по потоку от турбодетандера, добавляют тепло.
5. Способ по п.3, отличающийся тем, что к теплоносителю, текущему к подогревающему устройству выше по потоку от турбодетандера, добавляют тепло.
6. Способ по одному из пп.1-5, отличающийся тем, что тепло добавляют также в очищенный колошниковый газ выше по потоку от турбодетандера.
7. Установка для извлечения тепловой энергии из сжатого холодного воздушного дутья доменной печи, содержащей:
по меньшей мере один компрессор (12) сжатого холодного воздушного дутья (холодного дутья),
по меньшей мере один регенеративный воздухоподогреватель (14) воздушного дутья для нагрева сжатого холодного дутья, полученного по меньшей мере в одном компрессоре (12) сжатого холодного воздушного дутья, и подачи его после нагрева в доменную печь (10),
устройство (24) очистки колошникового газа доменной печи (10),
турбодетандер (20), имеющий выходной вал, сочлененный с устройством потребления тепловой энергии (34) и расположенный ниже по потоку от устройства (24) для очистки колошникового газа,
подогревающее устройство (32) очищенного колошникового газа, расположенное между устройством (24) очистки колошникового газа и турбодетандером (20),
отличающаяся тем, что она содержит средства для извлечения тепла из сжатого холодного воздушного дутья и его, по меньшей мере частичной, передачи очищенному колошниковому газу в подогревающем устройстве (32).
по меньшей мере один компрессор (12) сжатого холодного воздушного дутья (холодного дутья),
по меньшей мере один регенеративный воздухоподогреватель (14) воздушного дутья для нагрева сжатого холодного дутья, полученного по меньшей мере в одном компрессоре (12) сжатого холодного воздушного дутья, и подачи его после нагрева в доменную печь (10),
устройство (24) очистки колошникового газа доменной печи (10),
турбодетандер (20), имеющий выходной вал, сочлененный с устройством потребления тепловой энергии (34) и расположенный ниже по потоку от устройства (24) для очистки колошникового газа,
подогревающее устройство (32) очищенного колошникового газа, расположенное между устройством (24) очистки колошникового газа и турбодетандером (20),
отличающаяся тем, что она содержит средства для извлечения тепла из сжатого холодного воздушного дутья и его, по меньшей мере частичной, передачи очищенному колошниковому газу в подогревающем устройстве (32).
8. Установка по п.7, отличающаяся тем, что подогревающее устройство (32) содержит теплообменник (35), имеющий теплоотводящую сторону, в которой очищенный колошниковый газ подается по направлению к турбодетандеру, и теплоподводящую сторону, выполненную для приема тепла из холодного дутья.
9. Установка по п.8, отличающаяся тем, что теплообменник (35) установлен выше по потоку по меньшей мере от одного регенеративного воздухоподогревателя (14) воздушного дутья и имеет теплоподводящую сторону, питаемую холодным дутьем, и теплоотводящую сторону, соединенную с контуром теплоносителя, и контур (36) теплоносителя, соединенный с теплоподводящей стороной теплообменника в подогревающем устройстве (32).
10. Установка по п.7, отличающаяся тем, что в качестве теплообменника используют тепловые трубки, расположенные в подогревающем устройстве (32), а их участок испарения - на стороне холодного дутья.
11. Установка по любому из пп.7-10, отличающаяся тем, что в потоке очищенного колошникового газа между подогревающим устройством (32) и турбодетандером (20) расположено дополнительное подогревающее устройство (42).
12. Установка по п.9, отличающаяся тем, что в контуре (36) теплоносителя расположено нагревательное устройство (40) для подачи дополнительного тепла в подогревающее устройство (32).
13. Установка по п.11, отличающаяся тем, что в контуре (36) теплоносителя расположено нагревательное устройство (40) для подачи дополнительного тепла в подогревающее устройство (32).
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| LU91617A LU91617B1 (en) | 2009-10-19 | 2009-10-19 | Energy recovery from gases in a blast furnace plant |
| LU91617 | 2009-10-19 | ||
| PCT/EP2010/065621 WO2011048045A1 (en) | 2009-10-19 | 2010-10-18 | Energy recovery from gases in a blast furnace plant |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2012120577A RU2012120577A (ru) | 2013-11-27 |
| RU2553160C2 true RU2553160C2 (ru) | 2015-06-10 |
Family
ID=42236929
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2012120577/02A RU2553160C2 (ru) | 2009-10-19 | 2010-10-18 | Извлечение энергии из газов в установке доменной печи |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102575899B (ru) |
| DE (1) | DE112010005234T5 (ru) |
| IN (1) | IN2012DN03365A (ru) |
| LU (1) | LU91617B1 (ru) |
| RU (1) | RU2553160C2 (ru) |
| TW (1) | TWI497017B (ru) |
| WO (1) | WO2011048045A1 (ru) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2509121B (en) * | 2012-12-21 | 2015-03-18 | Siemens Plc | Apparatus for supplying blast to a blast furnace |
| CN113717759A (zh) * | 2021-08-13 | 2021-11-30 | 武汉钢铁有限公司 | 一种基于湿法除尘的高炉煤气脱硫系统及方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1177351A2 (ru) * | 1982-12-24 | 1985-09-07 | Запорожский индустриальный институт | Устройство нагрева доменного газа |
| FR2663685A1 (fr) * | 1990-06-20 | 1991-12-27 | Zimmermann & Jansen Gmbh | Procede pour recuperer l'energie du gaz provenant d'un haut-fourneau, et installation de haut-fourneau pour la realisation de ce procede. |
Family Cites Families (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2446388A (en) * | 1943-10-20 | 1948-08-03 | Brassert & Co | Preheating furnace blast |
| US3304074A (en) * | 1962-10-31 | 1967-02-14 | United Aircraft Corp | Blast furnace supply system |
| DE2044644C3 (de) * | 1970-09-30 | 1974-06-12 | Tsentralnoje Proiswodstwenno-Technitscheskoje Predpriatie Po Remontu, Naladke I Projektirowaniju Energetitscheskich Ustanowok Predpriaty Tschernoi Metallurgii, Moskau | Gasturbinenanlage zum Antrieb eines Hochofenwindverdichters |
| FR2352886A1 (fr) * | 1976-05-26 | 1977-12-23 | Air Ind | Perfectionnement apportes aux procedes et installations pour la fusion de la fonte |
| JPS54115605A (en) * | 1978-02-28 | 1979-09-08 | Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd | Recovering method for energy of blast furnace top gas |
| JPS55134114A (en) * | 1979-04-09 | 1980-10-18 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Top pressure control unit in blast furnace |
| DE3435275C1 (de) * | 1984-09-26 | 1986-01-30 | Mannesmann AG, 4000 Düsseldorf | Hochofenanlage |
| JPS6274009A (ja) | 1985-09-27 | 1987-04-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高炉炉頂圧回収発電方法 |
| JPS62185810A (ja) * | 1986-02-12 | 1987-08-14 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 高炉ガス熱エネルギ−回収装置 |
| CN1014327B (zh) * | 1988-11-23 | 1991-10-16 | 冶金工业部北京钢铁设计研究总院 | 高炉煤气降温控制方法 |
| CN1055390A (zh) * | 1990-05-30 | 1991-10-16 | 唐山工程技术学院 | 高炉布袋除尘器前荒煤气温度控制新工艺及装置 |
| CN101074453A (zh) * | 2006-09-13 | 2007-11-21 | 童裳慧 | 炼铁高炉高效节能除尘方法及设备 |
| AT505401B1 (de) * | 2008-02-15 | 2009-01-15 | Siemens Vai Metals Tech Gmbh | Verfahren zum erschmelzen von roheisen unter rückführung von gichtgas unter zusatz von kohlenwasserstoffen |
-
2009
- 2009-10-19 LU LU91617A patent/LU91617B1/en active
-
2010
- 2010-10-18 CN CN201080047332.5A patent/CN102575899B/zh not_active Expired - Fee Related
- 2010-10-18 RU RU2012120577/02A patent/RU2553160C2/ru active
- 2010-10-18 IN IN3365DEN2012 patent/IN2012DN03365A/en unknown
- 2010-10-18 WO PCT/EP2010/065621 patent/WO2011048045A1/en active Application Filing
- 2010-10-18 DE DE112010005234T patent/DE112010005234T5/de not_active Ceased
- 2010-10-19 TW TW099135493A patent/TWI497017B/zh not_active IP Right Cessation
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU1177351A2 (ru) * | 1982-12-24 | 1985-09-07 | Запорожский индустриальный институт | Устройство нагрева доменного газа |
| FR2663685A1 (fr) * | 1990-06-20 | 1991-12-27 | Zimmermann & Jansen Gmbh | Procede pour recuperer l'energie du gaz provenant d'un haut-fourneau, et installation de haut-fourneau pour la realisation de ce procede. |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| IN2012DN03365A (ru) | 2015-10-23 |
| RU2012120577A (ru) | 2013-11-27 |
| CN102575899A (zh) | 2012-07-11 |
| TW201120382A (en) | 2011-06-16 |
| LU91617B1 (en) | 2011-04-20 |
| WO2011048045A1 (en) | 2011-04-28 |
| CN102575899B (zh) | 2014-12-31 |
| DE112010005234T5 (de) | 2013-01-24 |
| TWI497017B (zh) | 2015-08-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| RU2433339C2 (ru) | Способ выработки энергии в энергетической установке посредством сжигания углеродсодержащего топлива в, по существу, чистом кислороде, энергетическая установка для выработки энергии посредством сжигания углеродсодержащего топлива в, по существу, чистом кислороде, способ модификации процесса выработки энергии посредством сжигания углеродсодержащего топлива от сжигания топлива в воздухе до сжигания топлива в, по существу, чистом кислороде | |
| TWI657195B (zh) | 加熱再循環氣體流的方法、生成功率的方法及功率產出系統 | |
| JP5568552B2 (ja) | セメントクリンカの製造方法及びセメントクリンカの製造設備 | |
| US5327726A (en) | Staged furnaces for firing coal pyrolysis gas and char | |
| FI122189B (fi) | Menetelmä ja järjestely lämmön talteenottamiseksi palamisprosessin pohjatuhkasta | |
| CN102016241A (zh) | 氧燃料燃烧锅炉系统和使用所述锅炉系统产生动力的方法 | |
| JP5101642B2 (ja) | 低ｂｔｕ燃料燃焼の複合サイクル・パワー・プラントの性能加熱による最適化 | |
| CN202595161U (zh) | 高炉炉顶气回收系统 | |
| GB2338991A (en) | Compound power-generating plant with superheated high pressure steam | |
| CN103814265A (zh) | 研磨用于氧-燃料燃烧燃烧器的燃料的方法和系统 | |
| KR20150100740A (ko) | 기체 터빈 및 열 교환기를 사용한 용융 로로부터의 흄으로부터의 에너지 회수 | |
| RU2476600C2 (ru) | Способ газификации угля и прямого производства железа и системы для этого | |
| RU2553160C2 (ru) | Извлечение энергии из газов в установке доменной печи | |
| US5435123A (en) | Environmentally acceptable electric energy generation process and plant | |
| KR20140099951A (ko) | 슬래그 열로부터 냉풍 생성 | |
| CN105331379A (zh) | 发电系统和发电方法 | |
| CA2109963A1 (en) | Environmentally acceptable energy generation process and plant in a combined gas/steam generating power station | |
| RU2109970C1 (ru) | Способ эксплуатации комбинированной электростанции (варианты) и устройство для осуществления эксплуатации комбинированной электростанции | |
| JPS6274009A (ja) | 高炉炉頂圧回収発電方法 | |
| RU25508U1 (ru) | Устройство для снабжения доменным газом воздуходувной или энергетической паротурбинной установки | |
| JP5790045B2 (ja) | 熱風発生装置 | |
| CN117308073A (zh) | 火电机组启动中提高空预器入口一二次风温的系统及方法 | |
| JPS60234905A (ja) | 高炉用連続熱風供給装置 | |
| JPS60204814A (ja) | 高炉排ガスの処理装置 | |
| CN111074026A (zh) | 一种高炉煤气能量分级回收工艺 |